DE3603141A1

DE3603141A1 - Method of manufacturing an incandescent halogen lamp

Info

Publication number: DE3603141A1
Application number: DE19863603141
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Garbe; Erwin Dr Schnedler
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1986-02-01
Filing date: 1986-02-01
Publication date: 1987-08-06

Abstract

In a method for manufacturing an incandescent halogen lamp, the bulb of which contains a gas filling comprising inert gas and/or nitrogen and a compound of carbon, hydrogen, bromine and chlorine, the halohydrocarbon compound introduced into the bulb is CHBr2Cl (dibromomonochloromethane) in an amount corresponding to a pressure from 0.1 to 0.3 mbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halogenglühlampe, deren Kolben eine Gasfüllung, bestehend aus Inertgas und/oder Stickstoff und einer Verbindung aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Brom und Chlor, aufweist.The invention relates to a method of manufacture a halogen light bulb, the bulb of which is filled with gas, consisting of inert gas and / or nitrogen and a combination of carbon, hydrogen, bromine and Chlorine.

Derartige Glühlampen sind z. B. aus der DE-PS 15 89 266 bekannt. In dieser Patentschrift wird eine Halogenglühlampe beschrieben, die Chlor und Brom im Verhältnis 1:1 enthält. Wasserstoff ist in einer Menge in Grammatomen vorhanden, die gleich der Gesamthalogenmenge in Grammatomen ist. Eine derartige Lampe enthält z. B. eine Mischung von CHBr₂Cl mit CHBrCl₂ und Wasserstoff.Such incandescent lamps are e.g. B. from DE-PS 15 89 266 known. In this patent, a halogen incandescent lamp is described which contains chlorine and bromine in a ratio of 1: 1. Hydrogen is present in grams of atoms equal to the total amount of halogen in grams. Such a lamp contains e.g. B. a mixture of CHBr ₂ Cl with CHBrCl ₂ and hydrogen.

Es hat sich herausgestellt, daß insbesondere bei hochbelasteten Halogenlampen während der Lebensdauer Erscheinungen auftreten können, die eine verhältnismäßig kurze mittlere Lebensdauer dieser Lampen zur Folge haben. In hochbelasteten Lampen, d. h. Lampen mit einer Glühwendeltemperatur von 3200 K oder mehr, ist es notwendig, zur Gewährleistung eines vollständigen Rücktransportes des von der Glühwendel abgedampften Wolframs eine größere Halogenmenge als bei niedriger belasteten Lampen zu verwenden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Menge abgedampften Wolframs pro Zeiteinheit und demzufolge die Menge zu transportierenden Wolframs im ersten Fall größer als im letzteren Fall ist.It has been found that particularly in the case of highly stressed Halogen lamps during life Apparitions can occur that are proportionate short average lifespan of these lamps. In heavily loaded lamps, i.e. H. Lamps with a Filament temperature of 3200 K or more, it is necessary to ensure a complete return transport of the a larger one from tungsten evaporated from the filament Halogen quantity than for lamps with lower loads use. This is because the amount evaporated tungsten per unit of time and therefore the The amount of tungsten to be transported is larger in the first case than in the latter case.

Bei diesen hochbelasteten Lampen stellt es sich nun heraus, daß bei der erwähnten Gasfüllung bereits nach verhältnismäßig kurzer Zeit Schwärzung der Kolbenwand auftritt, wonach sich der Kolben aufbläht und endgültig undicht wird. Die genannte Schwärzung besteht im wesentlichen aus Wolfram, Wolframcarbid und Kohlenstoff, der bei der Zersetzung von Halogenkohlenwasserstoffverbindungen frei geworden ist, die zum Dosieren des benötigten Wasserstoffs und Halogens verwendet wurden.With these highly stressed lamps, it turns out now out that with the gas filling mentioned already after relatively short time blackening of the piston wall occurs, after which the piston inflates and finally is leaking. The blackening mentioned essentially exists of tungsten, tungsten carbide and carbon, which at the decomposition of halogenated hydrocarbon compounds has become free for dosing the required hydrogen and halogens were used.

Es hat sich herausgestellt, daß ein wesentlicher Grund für die Abschwärzung von Halogenlampen in einem Anstieg des H₂-Druckes beim Betrieb der Lampe liegt. Die Metallteile innerhalb der Lampe, darunter auch die Wendel, enthalten häufig Verunreinigungen von Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff, die sie teilweise als Gase beim Betrieb der Lampe abgeben. Dies trifft im Fall des Wasserstoffs besonders für die Lampenteile zu, die einer entkohlenden oder reduzierenden Glühbehandlung entweder vor der Montage oder beim Reinigungsglühen während des Herstellungsverfahrens unterzogen wurden. Ein weiterer Grund für die Ausbildung eines Wasserstoff-Überschusses in der Lampe ist die Wasserabgabe des Lampenkolbens, wobei der Sauerstoff aus dem Wasser in Form von WO₂ bei Temperaturen unter 700 K ausfällt, der Wasserstoff jedoch die Konzentration der Wolframoxyhalogenide schließlich bis unter die zur Verhinderung von Abschwärzung des Kolbens ausreichende Größe erniedrigt.It has been found that an essential reason for the blackening of halogen lamps is an increase in the H ₂ pressure when the lamp is in operation. The metal parts within the lamp, including the filament, often contain contaminants of hydrogen, carbon and oxygen, some of which they emit as gases when the lamp is in operation. In the case of hydrogen, this is particularly true for the lamp parts that have undergone a decarburizing or reducing annealing treatment either before assembly or during cleaning annealing during the manufacturing process. Another reason for the formation of an excess of hydrogen in the lamp is the release of water from the lamp bulb, the oxygen from the water in the form of WO ₂ precipitating at temperatures below 700 K, but the hydrogen ultimately reducing the concentration of the tungsten oxyhalides to below that for prevention sufficient size reduced by blackening of the piston.

Bei einer bestimmten Lampe und Halogendosierung hängt die kritische, zur Abschwärzung führende Wasserstoffmenge noch vom Sauerstoffgehalt in der Lampe ab; sie ist umso geringer je weniger Sauerstoff in der Lampe vorhanden ist.With a certain lamp and halogen dosing it depends critical amount of hydrogen leading to blackening still depends on the oxygen content in the lamp; it is all the more less the less oxygen there is in the lamp.

Um eine Abschwärzung des Lampenkolbens zu verhindern, hat man bereits als Halogenkohlenwasserstoff-Verbindung Bromdichlormethan (CHBrCl₂) in Mengen entsprechend einem Druck von 1,3 bis 2,1 mbar verwendet (DE-PS 24 47 881). Bromdichlormethan zerfällt beim Betrieb der Lampe in HCl, was als Transportgas für den Wolfram-Halogen-Kreislauf dient, und die Feststoffe WBr_x und WCl_x. Es bildet in praktischen Lampen aber mit dem immer vorhandenen Sauerstoff oder Wasser und Wolfram Wolframoxibromide und Wolframoxichloride, wobei die Wolframoxibromide bei Wandtemperaturen unter 800 K weitgehend kondensieren, die Wolframoxichloride wegen ihres höheren Dampfdruckes aber gasförmig bleiben. Für die in der DE-PS 24 47 881 erwähnten Dosierungen kann bei Wassergehalten oberhalb eines Durckes von 3 × 10^-5 bar ein zu starker Wendeltransport mit einem Anätzen der Wendelenden aber nur verhindert werden, wenn ein relativ hoher Wasserstoffdruck in der Lampe vorhanden ist, was aber leicht zu Wandabschwärzungen führt.In order to prevent blackening of the lamp bulb, bromide dichloromethane (CHBrCl ₂ ) has already been used as the halogenated hydrocarbon compound in amounts corresponding to a pressure of 1.3 to 2.1 mbar (DE-PS 24 47 881). Bromodichloromethane breaks down into HCl during operation of the lamp, which serves as a transport gas for the tungsten-halogen cycle, and the solids WBr _x and WCl _x . However, in practical lamps it forms tungsten oxibromides and tungsten oxychlorides with the oxygen or water and tungsten that is always present, whereby the tungsten oxybromides largely condense at wall temperatures below 800 K, but the tungsten oxychlorides remain gaseous due to their higher vapor pressure. For the dosages mentioned in DE-PS 24 47 881, if the water content is above a pressure of 3 × 10 ^-5 bar, excessive helical transport with an etching of the helical ends can only be prevented if a relatively high hydrogen pressure is present in the lamp, but this easily leads to blackening of the wall.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Halogenglühlampe mit einer Halogenkohlenwasserstoff-Füllung zu schaffen, welche einerseits den als Verunreinigung auftretenden Wasserstoff bindet und damit eine Abschwärzung des Kolbens vermeidet, andererseits jedoch die Wendelenden nicht angreift.The invention is therefore based on the object Process for producing a halogen incandescent lamp Halogen hydrocarbon filling to create which on the one hand, the hydrogen that occurs as an impurity binds and thus avoids blackening of the piston, on the other hand, however, does not attack the spiral ends.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Halogenkohlenwasserstoff-Verbindung CHBr₂Cl (Dibrommonochlormethan) in einer Menge entsprechend einem Druck von 0,1 bis 0,3 bar in den Kolben eingefüllt wird.This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset according to the invention in that CHBr ₂ Cl (dibromomonochloromethane) is introduced as the halogenated hydrocarbon compound in an amount corresponding to a pressure of 0.1 to 0.3 bar into the flask.

Dibrommonochlormethan zerfällt beim Betrieb der Lampe und bildet wiederum das Transportgas HCl und den Feststoff WBr_x; zusammen mit Sauerstoff oder Wasser in der Lampe bildet es bei Wandtemperaturen unter 800 K weitgehend kondensierendes WOBr_y, welche erst bei hohen Wasserstoffdrücken unter Rückbildung von HBr reduziert wird. Zur Wandabschwärzung kann es erst kommen, wenn bei noch höheren Wasserstoffdrücken auch die gasförmigen Wolframoxichloride reduziert werden. Die Verbindung CHBr₂Cl hat also in einem gewissen Bereich gasbindende Eigenschaften für Wasserstoff und Sauerstoff.Dibromomonochloromethane decomposes during operation of the lamp and in turn forms the transport gas HCl and the solid WBr _x ; Together with oxygen or water in the lamp, it forms largely condensing WOBr _y at wall temperatures below 800 K, which is only reduced at high hydrogen pressures with the regression of HBr. Blackening of the wall can only occur if the gaseous tungsten oxychloride is reduced at even higher hydrogen pressures. The compound CHBr ₂ Cl therefore has gas-binding properties for hydrogen and oxygen in a certain range.

Überraschenderweise lassen sich bei unter reduzierenden Bedingungen hergestellten Lampen schon bei sehr niedrigen Dosierungen des CHBr₂Cl von 0,1 bis 0,3 mbar auch für sehr lange Lebensdauern Wandabschwärzungen vermeiden, wobei die sonst bei höheren HCl-Dosierungen üblichen Transporte an den Wendelenden unterbleiben. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß selbst bei Wendeltemperaturen von 3050 K und Lebensdauern über 4000 Stunden eine Halogen-Aufzehrung durch Verbindungsbildung mit aus der Wendel ausdampfenden Kalium nicht stattfindet. Damit sind für begrenzte Sauerstoffgehalte in den Lampen entsprechend einem Druck von etwa 10^-4 bar sehr lange Lebensdauern auch für den sonst sehr kritischen Kreisprozeß mit HCl möglich geworden. Die Verbindung CHBr₂Cl hat dabei gegenüber CHBrCl₂ den Vorteil, daß mit ihr eine um den Faktor 4 höhere Wasserstoffmenge in der Lampe zugelassen ist, bevor Abschwärzung eintreten kann.Surprisingly, in the case of lamps produced under reducing conditions, even at very low doses of CHBr ₂ Cl of 0.1 to 0.3 mbar, blackening of the wall for very long lifetimes can be avoided, with the transports at the filament ends which are otherwise customary with higher HCl doses being avoided. It has been found that, even at coil temperatures of 3050 K and lifetimes of more than 4000 hours, there is no halogen consumption due to the formation of compounds with potassium evaporating from the coil. This means that for limited oxygen contents in the lamps, corresponding to a pressure of approximately 10 ^-4 bar, very long lifetimes have also become possible for the otherwise very critical cycle with HCl. Compared to CHBrCl _2, the compound CHBr ₂ Cl has the advantage that it allows a higher amount of hydrogen in the lamp by a factor of 4 before blackening can occur.

Der Vorteil der Verwendung von Dibrommonochlormethan liegt somit in einer größeren Unempfindlichkeit gegenüber Abschwärzung des Lampenkolbens, welche durch Wasserstoff hervorgerufen wird. Wegen der möglichen geringen Dosierung lassen sich besonders hohe Lampenlebensdauern erreichen.The advantage of using dibromomonochloromethane is thus in greater insensitivity to Blackening of the lamp bulb caused by hydrogen is caused. Because of the possible low dosage particularly long lamp lifetimes can be achieved.

Einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nunmehr näher erläutert:Some embodiments according to the invention now explained in more detail:

1. In the case of mini halogen lamps, the need for low-carbon metering has been found in order to achieve a long service life. The shape stability of the helix can only be guaranteed if the carbon content of the helix before decrystallization is reduced to below 10 ppm by decarburization. However, in order to eliminate creep and deformation of the filament for lamps with a frequent switching cycle, a low concentration of carbon in the doping gas is desirable. With 6 V lamps with 2.4 W z. B. 0.1 mbar CHBr 2 Cl in 12.5 bar Kr in order to keep the lamp clear for a service life of 500 hours. Even at the end of their service life, such lamps showed no embrittlement at the filament feed lines as a result of tungsten carbide deposits.
2. In the case of floodlights, there is a risk of blackening due to the H 2 gas emission from the filament, the supports and the bulb due to the high wall load. 850 W floodlights (220 V) were filled with CHBr 2 Cl with an initial pressure of 0.3 mbar. The critical amount of hydrogen in the lamp can be a factor of 4 higher than when dosing with 0.15 mbar CHBrCl 2 , corresponding to a pressure of 4 · 10 -4 bar. With a firing temperature of the filament of 3280 K, corresponding to an initial light output of 26 lm / W, a lifespan of 2000 hours was achieved. The lamps showed no end attack at the end of their service life.
3. With H4 headlight bulbs is because of the large amount of the molybdenum built into them (anti - dazzle device and Holding poles) outgassing hydrogen during operation of the Difficult to avoid lamp. It's easy Pressurizing the hydrogen above 0.1 mbar.
Lamps filled with 3 mbar CH 2 Br 2 tended to blacken after about 100 hours when the main filament was operated at 28 volts, while lamps with 0.2 mbar CHBrCl 2 showed whisker formation for lifetimes of less than 200 hours. In contrast, with a dosage of 0.15 mbar CHBr 2 Cl, the main filament could be operated at 28 volts (corresponding to a filament temperature of 3200 K) for 300 hours without blackening out the lamp.

Claims

A process for producing a halogen incandescent lamp, the bulb of which has a gas filling consisting of inert gas and / or nitrogen and a compound of carbon, hydrogen, bromine and chlorine, characterized in that CHBr ₂ Cl (dibromomonochloromethane) is used in a corresponding amount as the halogenated hydrocarbon compound a pressure of 0.1 to 0.3 mbar is filled into the piston.